Introduction au développement de produits. Conception et fabrication assistées par ordinateur (CFAO). Description des paradigmes de modélisation de pièces et systèmes mécaniques. Concepts de modélisation fonctionnelle de pièces par primitives fonctionnelles et d'assemblages. Rétro ingénierie à partir d'images médicales. Prototypage virtuel et méthodes d'analyse pour le design en contexte de produits biomécaniques et en réadaptation. Introduction aux techniques du croquis pour la représentation de pièces et produits. Introduction aux normes du dessin technique (projections, cotation, description des pièces normalisées ou commerciales). Études de cas de produits biomécaniques et en réadaptation (orthèses, prothèses, aides techniques). Interface entre conception et fabrication, prototypage rapide, introduction à la commande numérique de machines-outils. Utilisation de logiciel CAO et de segmentation d'images médicales pour la modélisation de pièces et produits.

Introduction à la biocompatibilité et aux sciences des biomatériaux. Rappel de la réponse de l'hôte aux corps étrangers. Rôle du complément dans l'inflammation, réponse des macrophages et cascade de coagulation en présence de biomatériaux. Immunoisolation en thérapie cellulaire. Hémocompatibilité des implants cardio-vasculaires. Biocompatibilité des implants orthopédiques. Biocompatibilité des nanomatériaux. Neuroprothèses et implants électroniques. Nanodispositifs et senseurs biomédicaux. Biomatériaux émergents (matériaux à mémoire de forme, électroactifs, magnétostrictifs et piézoélectriques). Biomatériaux et infections nosocomiales.

Concepts de biocompatibilité et de biofonctionnalité des matériaux. Classes de matériaux utilisés en médecine : métaux, céramiques, polymères et biocomposites. Tissus et cellules biologiques. Réactions de l'hôte aux biomatériaux et leur évaluation : processus de guérison et inflammation, réponse immunitaire aux corps étrangers. Essais biologiques des biomatériaux (normes ISO). Dégradation des matériaux dans un environnement biologique. Applications des matériaux dans la conception des dispositifs médicaux et des organes artificiels : implants et dispositifs cardiovasculaires, orthopédiques, dentaires et ophtalmologiques. Aspects pratiques des biomatériaux : stérilisation des implants et des dispositifs. Classification réglementaire des biomatériaux et des dispositifs médicaux. Développement durable et éthique en biomatériaux.

Biomécanique des tissus, organes et fluides biologiques principaux. Structure, fonction et comportement mécanique des tissus et organes (os, cartilage, ligament, tendon, disque intervertébral, peau, nerf, muscle squelettique, cœur, poumon, artère, veine). Composition, fonction et mécanique des fluides biologiques. - Biomécanique musculosquelettique. Système musculosquelettique. Biomécanique des articulations. Biomécanique du membre supérieur, du membre inférieur et de la colonne vertébrale. Notions d'équilibre. Analyse des mouvements humains (cinématique et cinétique linéaires et angulaires dans le mouvement). - Biomécanique cardiovasculaire. Système cardiovasculaire. Biodynamique des fluides biologiques. Biomécanique de la circulation sanguine.

Profession : Présentation de la profession par des ingénieurs biomédicaux et d'autres spécialistes. Relations interpersonnelles et travail en équipe : Connaissance de soi, affirmation de soi, émotions, types de comportement, communication affirmative. Communication verbale et non verbale, écoute active, gestion des conflits. Dynamique d'une équipe de travail : organisation, cible commune, animation, prise de décisions, cohésion, leadership, pouvoir et influence. Réalisation de projet : Familiarisation avec la méthodologie de conception et les outils de travail pour la conduite de projets. Recherche d'informations, tenue d'un cahier de projet, rédaction de rapports techniques et préparation d'exposés oraux. Réalisation d'un projet concret en génie biomédical incluant les étapes de formulation du problème, recherche de solution, analyse de solutions et choix, exécution et démonstration. Ces étapes intègrent des notions des cours corequis.

Concepts et hypothèses des milieux continus : applications aux tissus et systèmes biologiques. Représentations tensorielle et matricielle. Cinématique de déformation : configurations lagrangienne et eulérienne. Tenseurs de déformation et de contrainte. Forces et moments internes, équations d'équilibre. Relations constitutives. Étude des états plans. Contraintes et déformations dans les membrures droites soumises aux chargements fondamentaux: axial, flexion et torsion. Principe de superposition, systèmes hyperstatiques. Défaillance des matériaux. Introduction à la mécanique des fluides newtoniens, statique et dynamique des fluides, écoulements sanguins.